Обмен газов в легких

Газообмен в легких осуществляется в результате диффузии кисло-рода из альвеолярного воздуха в кровь (500 л в сутки) и углекислого газа из крови в альвеолярный воздух (430 л в сутки). Диффузию обес-печивает разность парциального давления этих газов в альвеолярном воздухе и их напряжения в крови.

Парциальное давление газа в газовой смеси пропорционально процентному содержанию газа в ней (табл. 3). Разность парциального давления кислорода (100 мл рт. ст.) и углекислого газа (40 мм рт. ст.) в альвеолярном воздухе является той силой, с которой молекулы этих газов проникают через альвеолярную мембрану в кровь.

В крови газ находится в растворенном свободном состоянии. Сила, с которой молекулы растворенного газа стремятся выйти в газовую среду, называется напряжением газа в жидкости. Если парциальное давление газа выше его напряжения, газ будет растворяться. Если парциальное давление газа ниже его напряжения, то газ будет выхо-дить из раствора в газовую среду.

Диффузия кислорода обеспечивается разностью парциальных давлений, составляющей 60 мм рт. ст. Кровь через капилляры малого круга протекает за 0,7 с, что достаточно для растворения кислорода в крови и перехода оксида углерода в альвеолярный воздух.

Переносчиком газов является кровь. Кислород и углекислый газ переносятся в связанном состоянии. Благодаря особому свойству ге-моглобина вступать в соединение с кислородом и углекислым газом кровь способна поглощать эти газы в значительном количестве. В нор-ме 1 л артериальной крови содержит 180—200 мл кислорода, веноз-ной — 120 мл. Часть кислорода, поглощаемая тканями из артериаль-ной крови, называется коэффициентом утилизации. Одна молекула гемоглобина способна присоединять к себе четыре молекулы кисло-рода, образуя нестойкое соединение оксигемоглобин. 1 г гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода. В 100 мл крови содержится 15 г гемогло-бина. При поступлении в ткани оксигемоглобин отдает кислород клеткам, а образовавшийся в результате обмена веществ углекислый газ переходит в кровь и присоединяется к гемоглобину, образуя не-прочное соединение карбгемоглобин.

Обмен газов в тканях

Наименьшее напряжение кислорода наблюдается в местах его по-требления — в клетках, где кислород используется для процессов окисления. Молекулы кислорода, освобождающиеся в результате рас-щепления оксигемоглобина, движутся в направлении более низкого напряжения. В тканевой жидкости оно около 40 мм рт. ст., что значи-тельно ниже, чем в крови.

В клетках в результате обменных процессов наблюдается наиболь-шее напряжение углекислого газа (до 60 мм рт. ст.), в артериальной крови оно составляет 40 мм рт. ст. Углекислый газ движется по гради-енту напряжения в кровеносные капилляры и транспортируется кро-вью к легким.

Регуляция дыхания

Изменение режима работы дыхательной системы, направленное на точное и своевременное удовлетворение потребности организма в кислороде, называется регуляцией дыхания. Как и регуляция других вегетативных функций, она осуществляется нервным и гуморальным путем.

Нервная регуляция дыхания контролируется дыхательным центром, находящимся в продолговатом мозге, где каждые 4 с возникает возбу-ждение. Этот нервный центр был впервые подробно исследован рус-ским физиологом Н.А. Миславским(1854-1928). Дыхательный центр состоит из двух тесно взаимосвязанных отделов, ответственных за протекание вдоха (инспираторный центр) и выдоха (экспираторный центр). Возбудимость нервных клеток дыхательного центра опреде-ляется содержанием в крови углекислого газа (гуморальный фактор). При повышении в крови концентрации углекислого газа степень воз-буждения нервных клеток дыхательного центра возрастает, что при-водит к интенсификации дыхания. Важное значение в регуляции ды-хания имеют также и другие рефлекторные механизмы. Так, при вдохе происходит растяжение легких и раздражение барорецепторов, распо-ложенных в их стенках, а также в межреберных мышцах и диафрагме. Центростремительные импульсы поступают в продолговатый мозг, происходит торможение вдоха, и начинается выдох. Как только рас-тяжение легких прекращается, импульсы в нервный центр перестают поступать, возбудимость нервных клеток возрастает и опять вклю-чается механизм вдоха. Разрушение дыхательного центра приводит к немедленной остановке дыхания и гибели организма. Участие коры головного мозга в регуляции дыхания доказывается возможностью произвольной задержки дыхания или его интенсификацией. Способ-ность к произвольной регуляции дыхания зависит от тренированности

организма. Например, у спортсменов возможно произвольное усиле-ние дыхания и увеличение его максимального объема до 200 л, в то время как у людей, не занимающихся спортом, — только до 70-80 л. Примером участия коры головного мозга в регуляции дыхания явля-ется также изменение его у спортсменов на старте или у студентов, сдающих экзамены.

Гуморальная регуляция дыхания осуществляется, во-первых, за счет прямого воздействия углекислого газа крови на дыхательный центр. Во-вторых, при изменении химического состава крови возбуждаются рецепторы сосудов и импульсы от них поступают в дыхательный центр, соответственно изменяя его работу.

При повышении или понижении атмосферного давления прояв-ляются особенности дыхательной системы.

При понижении давления происходят следующие изменения. Подъем на высоту 1,5—2 км не сопровождается изменением дыхания. На высоте 2-5 км наступает увеличение вентиляции легких, повыша-ется артериальное давление и увеличивается частота сердечных со-кращений. При дальнейшем снижении атмосферного давления на высоте 4—5 км развивается горная или высотная болезнь, сопровож-дающаяся слабостью, снижением частоты сердечных сокращений и артериального давления, головными болями, уменьшением глуби-ны дыхания. Выше 7 км могут наступить потеря сознания и опасные для жизни нарушения дыхания и кровообращения. Длительное пре-бывание в горах сопровождается акклиматизацией. Это обусловлено увеличением количества эритроцитов, гемоглобина, повышением вентиляции легких, повышением устойчивости нервных клеток к ги-поксии.

Повышение давления наблюдается при погружении на глубину. В этих условиях увеличивается растворимость газов в крови, что мо-жет привести к «кислородному отравлению», сопровождающемуся судорогами. В связи с этим при погружении используются гелие-во-кислородные смеси. Преимущество гелия в том, что он практиче-ски нерастворим в воде. Особого внимания требует переход человека от высокого давления к нормальному. При высоком давлении, как мы отмечали, увеличивается растворимость газов в крови. В случае быст-рого подъема они не успевают выделиться из организма и образуют в крови пузырьки, которые разносятся кровью и закупоривают сосу-ды (газовая эмболия). При этом появляются боли в мышцах, голово-кружение, рвота, одышка, потеря сознания и параличи.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: